Bauteilversuche in der Schleuse Oberesslingen

Die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und das Wasserstraßen-Neubauamt Heidelberg (WNA) laden Bauunternehmen und Planungsbüros mit fundierten Erfahrungen im Schleusenbau (Massivbau und Stahlwasserbau) zu einem Interessendialog ein. Die Gespräche dienen dazu, die Vergabe der Planungs- und Bauleistungen für das innovative Pilotprojekt „Bauteilversuche in Oberesslingen“ vorzubereiten, um die Herausforderungen des Projekts von Anfang an partnerschaftlich zusammen mit der Bauindustrie zu lösen.

Instandsetzung unter Betrieb an der Schleuse Feudenheim (2009)

Die Planungs- und Bauleistungen für die Bauteilversuche in Oberesslingen werden im Anschluss an den Interessendialog voraussichtlich Mitte 2021 in einem Verhandlungsverfahren mit vorherigem europaweiten Teilnahmewettbewerb ausgeschrieben.

Im Pilotprojekt sollen Bauteilversuche an der rechten Kammer der Schleuse Oberesslingen als Musterschleuse durchgeführt werden. BAW und WNA möchten mit den Bauteilversuchen bautechnischen Verfahren in der Praxis erproben, die sie im Rahmen des Gesamtprojekts „Instandsetzung unter Betrieb“ (IuB) als Alternativen zu herkömmlichen Bauweisen speziell entwickelt haben, um Einkammerschleusen künftig unter laufendem Schifffahrtsbetrieb instand zu setzen. 

Ziel des Gesamtprojektes IuB ist es, die bautechnischen Verfahren in der Praxis zu testen, Leistungsdaten zu ermitteln und die Ergebnisse anschließend als modulare Lösungen für typische Instandsetzungsaufgaben in einer Handlungsempfehlung („Modulbaukasten“) für alle zukünftigen Instandsetzungen unter Betrieb zusammenzustellen.

Interessierte Unternehmen können bis zum 31.03.21 per E-Mail an die BAW (E-Mail: bauteilversuche@baw.de) melden, um an dem Interessendialog teilzunehmen.

Details zu den Zielen und geplanten technischen Verfahren der Bauteilversuche sowie zum Ablauf des Interessendialogs und des nachfolgenden Vergabeverfahrens sind dem Informationspapier zu entnehmen.

Weitere Informationen werden zeitnah hier hinterlegt

Messungen auf der Elbe

Zurzeit ist das Ingenieurbüro Schmid zum zweiten Mal in diesem Jahr im Auftrag der BAW auf der Binnenelbe unterwegs, um Strömungsdaten zu erheben. Die erste Messkampagne fand vom 16. bis 19. April 2021 zwischen El-km 217 und 420 (Wittenberg/Lutherstadt und Havelberg), die zweite vom 25. Mai bis 2. Juni zwischen El-km 217 und 517 (Hitzacker) statt. Der Schwerpunkt dieser Messungen liegt auf dem Erfassen von Durchflüssen, die außerhalb der Streichlinie in Seitenbereichen abgeführt werden. Bei den Abflussverhältnissen beider Kampagnen (zwischen mittlerem Niedrigwasser und Mittelwasser) betrifft das hauptsächlich die Strömung hinter Parallelwerken, durch Buhnenkerben und niedrig angeschlossen Seitenarme.

Diese Strömungssituationen entstanden immer dort, wo die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) meist im Rahmen der Unterhaltung in Abstimmung mit Landesbehörden eine Strukturverbesserung erzielen wollte. Mit solchen Maßnahmen wurden bereits wertvolle Erfahrungen bei der Aufwertung der Lebensräume für Pflanzen und Tieren gewonnen, die mit Blick auf die Erweiterung des Aufgabenspektrums der WSV immer größere Bedeutung erlangen. Diese Aufgabenänderung umfasst die Verpflichtung der WSV zur wasserwirtschaftlichen Unterhaltung als Eigentümer, Initiativen im Rahmen des „Blauen Bandes Deutschland“ und – ganz aktuell – überträgt das „Gesetz über den wasserwirtschaftlichen Ausbau zur Erreichung der Bewirtschaftungsziele der Wasserrahmenrichtlinie“ der WSV Anteile des wasserwirtschaftlichen Ausbaus als hoheitliche Aufgabe. An der Elbe bietet darüber hinaus seit 2017 das „Gesamtkonzept Elbe“ einen Rahmen dafür, dass die unterschiedlichen Ansprüche an den Fluss gleichberechtigt miteinander abgewogen werden.

Um die Erfahrungen mit bisher umgesetzten Maßnahmen für das weitere Handeln nutzen zu können, sind Kontrollen erforderlich, ob und wie die Ziele der Maßnahmen erreicht wurden.  Hier interessieren die BAW die abiotischen Bedingungen wie Strömungsparameter und Veränderlichkeit der Sohlgestalt und des Feststofftransportes. Soll beispielsweise die Strömungsvielfalt vergrößert werden, ist aufzuzeigen, wie sich die Strömung nach der Maßnahme ausprägt. Dazu werden bei den Sondermessungen Fließgeschwindigkeit, Sohlgeometrie und Wasserspiegel flächenhaft gemessen. Dies geschah u. a. in einem Abschnitt bei El-km 217 (siehe Bild oben) bereits bei verschiedenen Abflüssen. Hier wurden vom Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Elbe, Haus Dresden, bei der Unterhaltung von Buhnen z. B. folgende Maßnahmen umgesetzt:

  • In Kerben wurde die landseite Böschung nicht gesichert, sodass Uferabbrüche zugelassen werden.
  • Eine Insel, die Tieren Schutz vor Prädatoren bietet und die Strömung lenkt für besserer Schifffahrtsbedingungen, wurde geschaffen.
  • Eine Buhne wurde stromab statt stromauf ausgerichtet.

Im Bild unten sieht man die Darstellung der mittleren Fließgeschwindigkeiten aus einer flächenhaften Messung im Jahr 2017 bei leicht überströmten Buhnen. Hier sind die Strömung um die Insel und bei Buhnenkerben zu erkennen. 

Eine wichtige Angabe für die Charakterisierung der Abflusssituation ist der Durchflussanteil außerhalb der Streichlinie. Dieser kann aus flächenhaften, aber auch aus Messungen in geeigneten Profilen ermittelt werden. Bei der Messung in 2017 wurden beispielsweise bei einem Gesamtabfluss von 457 m³/s  Durchflüsse von 4 – 6 m³/s in den Kerben und hinter einer Insel gemessen. Mit den Tiefenanalysen der WSV kann parallel geprüft werden, ob die Seitendurchflüsse zu einer Verschlechterung der Schifffahrtsbedingungen führen. So erhofft man sich letztendlich Hinweise, welche Parameter (z. B. Durchflussanteil, Höhe der Sohle) für Seitendurchflüsse bei bestimmten Streckencharakteristika zugelassen werden können. Da man dazu die Wirkung über das maßgebende Abflussspektrum kennen muss, sind viele Messungen erforderlich. Bei großen Maßnahmen werden von der BAW auch Strömungsmodelle zur Prognose der Wirkungen genutzt. Für die Überprüfung der Prognosefähigkeit der Modelle sind die Ergebnisse der Naturuntersuchungen von großem Nutzen.

Nun herrscht wieder Stille – um und in der Grünen Rinne

Die Fischversuche 2020/21 mit der Forschungsfrage, ob sich die Passagewahrscheinlichkeit für kleine schwimmschwache Fische durch eine raue Sohle im Vergleich zu einer glatten Sohle verbessert, sind beendet. Sowohl die Kolleg*innen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) als auch deren Schützlinge haben die BAW verlassen. Während die Fische wieder in ihre Herkunftsgewässer gesetzt wurden, befinden sich die Biolog*innen der BfG und die Hydrauliker*innen der BAW für die Datenauswertung an den Schreibtischen.

Zwei Fischarten, Rotaugen und Gründlinge, haben in der aktuellen Ethohydraulikstudie des BAW-BfG-Verbundprojekts „Ökologische Durchgängigkeit“ den Versuchsaufbau in einer Laborrinne der BAW durchschwommen. Jeweils in Dreiergruppen wurden die Fische mit der hydraulischen Situation in Form eines Einstiegsschlitzes und einer rauen oder glatten Sohle konfrontiert. Um die Versuchsbedingungen zu dokumentieren und vor allem das Fischverhalten im Nachgang zu analysieren, wurde im Vorfeld der Versuche die Hydraulik im Ober- und Unterwasser sowie im Einstiegsschlitz gemessen.

Die Bemessungsgeschwindigkeit in dieser Untersuchung wurde als die maximale Geschwindigkeit im Schlitzquerschnitt definiert und sollte für die glatte und raue Sohle gleich sein. Die Geschwindigkeit im und unterhalb des Schlitzes korreliert mit der Wasserspiegeldifferenz von Ober- und Unterwasser. Durch die Variation des Durchflusses und des Unterwasserstands wurde die vorgegebene Geschwindigkeit eingestellt, sodass die hydraulischen Zustände bei rauer und glatter Sohle vergleichbar sind.

Detailansicht auf die Schlitzabströmung.

Im Einstiegsschlitz sind die Geschwindigkeitswerte unabhängig von der Sohlstruktur über die Tiefe annähernd konstant. Das sich im Schlitz bei rauer Sohle, anders als in der Gerinnehydraulik, im messbaren Bereich (ca. 2cm oberhalb der höchsten Steinspitze) keine geschwindigkeitsreduzierte Schicht einstellt, bestätigt die zuvor getroffene Annahme über die hydraulische Situation am Schlitz.

Bevor tiefer in die weitere Auswertung eingestiegen werden kann, müssen zunächst alle erstellten Unterlagen, wie z.B. die handschriftlichen Protokolle, digitalisiert und die vielen Fischvideos gesichert werden. Ob sich die Schlitzpassagerate bei rauer Sohle von der bei glatter Sohle signifikant unterscheidet und wie groß der mögliche Unterschied sein wird, kann erst nach umfangreichen statistischen Tests gesagt werden.

BAW und BfG sind auf die Erkenntnisse gespannt, die sich aus diesem Versuchsaufbau ableiten lassen, und schielen schon jetzt mit einem Auge auf die nächsten Fischversuche, die für 2022 geplant sind.

Dieser Artikel wurde in Zusammenarbeit mit den Kolleg*innen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) verfasst. Weitere Informationen zum Projekt der ökologischen Durchgängigkeit finden Sie unter https://www.bafg.de/DE/08_Ref/U4/07_Durchg/durchg_node.html. Allgemeine Informationen zur BfG finden Sie hier www.bafg.de.

Die Vorfreude steigt…

Derzeit wird am Standort Hamburg der BAW in der Wasserbauhalle die bestehende Versuchsinfrastruktur erweitert. Direkt zwischen dem Schiffswellenbecken und der großen Umlaufrinne entsteht eine neue Strömungsrinne. Die 36 m lange Versuchsstrecke wird beidseitig mit Wänden aus Glas ausgestattet, was eine umfassende Beobachtung verschiedener Versuchsszenarien ermöglicht. Zuzüglich Ein- und Auslaufelementen ergibt sich eine Gesamtlänge der Anlage von rund 50 m. Die Rinne erhält bei einer durchgehenden Breite von 60 cm einen autarken Wasserkreislauf.

Für die Realisierung des angestrebten Durchflusses von 500 l/s sind zwei parallel angeordnete Motoren installiert. Hiermit wird eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit von rund 1 m/s beim nominellen Wasserstand von 80 cm erreichbar sein. Der aus Edelstahl bestehende Rinnenboden weist zahlreiche Möglichkeiten zur Installation fester Einbauten auf. Entsprechende Bohrungen sind vorbereitet. Die Oberholme sind zur Aufnahme einer später vorgesehenen Installation einer 3D-Traverse ausgelegt.

Als Besonderheit gibt es für Untersuchungen von tidebeeinflussten Effekten die Möglichkeit, die Strömungsrichtung im laufenden Versuchsbetrieb umzukehren. Im Moment der Strömungsumkehr wechseln Ein- und Auslaufelement ihre Funktion und die beidseitig zur Strömungsberuhigung installierten Gleichrichter werden entsprechend motorgesteuert aktiviert bzw. deaktiviert.

Für mögliche Untersuchungen zu bodennahem Sedimenttransport ist die Rinne mit zwei motorgetriebenen Sedimentfängen ausgestattet, die damit je nach Versuchsphase aktiviert oder deaktiviert werden können.

Die Auftragsvergabe zu Planung, Herstellung und Installation der Rinne erfolgte im Juni 2020 an die Fa. Gunt. In die Detailplanung flossen in einem intensiven Austausch mit der BAW-KA deren zahlreichen Erfahrungen aus dem Betrieb der dortigen Versuchsrinnen ein.

Die Zeit zwischen der finalen Freigabe der Planung im November 2020 und dem Baubeginn im April 2021 wurde für notwendige vorbereitende Arbeiten genutzt. Die Tragfähigkeit des Hallenbodens musste durch Herstellung eines Betonsockels erhöht werden, um der neuen Rinne eine entsprechende Standfestigkeit zu verleihen. Der Hallenbereich im Umfeld der Rinne erhielt einen neuen ebenen und robusten Fußbodenbelag. Bereits bestehende Rohrleitungen für den Anschluss der Rinne an das Wassernetz der BAW wurden einer intensiven Innenreinigung unterzogen.

Das erste Projekt steht in den Startlöchern und kann die Fertigstellung und Inbetriebnahme kaum erwarten. Der zunehmend sichtbare Baufortschritt lässt dabei die Vorfreude steigen…

Verfasst von Bernhard Kondziella

Als technischer Angestellter bin ich überwiegend im Bereich der Naturmessungen und im Bereich des physikalischen Modellwesens tätig. Angesiedelt sind diese Themen im Referat K1 "Küsteningenieurwesen" der Dienststelle Hamburg.

Die Fische sind los!

Der Startschuss für die diesjährigen Fischversuche ist gefallen. Über einen Zeitraum von mehreren Wochen beherbergt die BAW Gründlinge, eine von zwei Fischarten, deren Verhalten in der aktuellen Ethohydraulikstudie des BAW-BfG-Verbundprojekts „Ökologische Durchgängigkeit“ in einer Laborrinne untersucht werden.

Das Kernstück des Versuchsaufbaus in der 2,5 m breiten Laborrinne ist ein Schlitz, der dem Einstiegsschlitz in eine Fischaufstiegsanlage (FAA) nachempfunden ist und die Versuchsrinne in einen Oberwasser- und einen Unterwasserbereich teilt. Um zu untersuchen, ob und wie sich die Passagerate der Fische bei rauer und glatter Sohlstruktur ändert, wurde auf rund 6 m eine lagestabile Steinsohle eingebaut auf die eine stabile Plattenkonstruktion verschraubt werden kann. Der Versuchsaufbau ist so gestaltet, dass innerhalb von einer halben Stunde die Sohlstruktur zwischen rau und glatt geändert werden kann.

Versuchsaufbau bei glatter und rauer Sohle mit dem Einstiegsschlitz, den Außenkameras und den Tauchkameras. Aufgenommen aus dem Beobachtungsbereich, wo die Biolog*innen das Fischverhalten händisch protokollieren.

Die Fische werden pro Einzelversuch jeweils zu dritt zunächst von den Hälterungsbecken in den Startbereich im Unterwasser des Versuchsstands transportiert. Dort bekommen sie kurz Zeit, sich an die neue Umgebung und die Strömungsverhältnisse zu gewöhnen. Wenn das Startgitter gezogen wird, beginnt der Fischversuch. Zunächst müssen die Fische eine sogenannte Motivationslinie passieren, mit der sie ihre generelle Wanderbereitschaft flussauf signalisieren. Nur Fische, die die Motivationslinie überschwimmen, werden später in der Auswertung berücksichtigt. Danach läuft die Versuchszeit von einer Stunde. Sollten die Fische innerhalb dieser Zeit den Schlitz passieren, ist der Versuch vorzeitig beendet. Nach dem Versuch werden die Fische aus der Laborrinne gefischt und wieder in die Hälterungsbecken gesetzt, wo sie bis zur Freilassung in ihre Herkunftsgewässer versorgt werden.

Zu zweit protokollieren die Biolog*innen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) das Fischverhalten im Untersuchungsbereich. Die Fische werden dabei mithilfe kleiner Unterschiede in der Länge, der Färbung oder der Flossenform auseinandergehalten. Neben den händischen Protokollen werden gleichzeitig Videos von zum Teil eingetauchten Kameras aufgenommen.

Dieser Artikel wurde in Zusammenarbeit mit den Kolleg*innen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) verfasst. Weitere Informationen zum Projekt der ökologischen Durchgängigkeit finden Sie unter https://www.bafg.de/DE/08_Ref/U4/07_Durchg/durchg_node.html. Allgemeine Informationen zur BfG finden Sie hier www.bafg.de.

Der Countdown läuft

Die Vorbereitungen für den in den kommenden Wochen geplanten Aufenthalt der Gründlinge an der BAW laufen auf Hochtouren. Bei den Gründlingen handelt es sich um eine der zwei Fischarten, deren Verhalten in der aktuellen Ethohydraulikstudie des BAW-BfG-Verbundprojekt „Ökologische Durchgängigkeit“ in einer Laborrinne an der BAW untersucht werden.

Ziel des Verbundprojektes ist es, die flussauf- und -abwärts gerichtete Vernetzung der Bundeswasserstraßen für Fische und aquatische Organismen wiederherzustellen. Durch Querbauwerke, wie z.B. Wehre, wird die Verbindung von Laich-, Aufzucht und Nahrungshabitaten durchschnitten. Fischauf- und Fischabstiegsanlagen als technische Bauwerke werden gebaut, um die negativen Folgen für die aquatische Umwelt zu minimieren.

Ethohydraulische Versuche, d.h. das Verschneiden der Fachdisziplinen Ethologie (vergleichende Verhaltensforschung) und Hydraulik, finden seit 2016 regelmäßig an der BAW statt. Da die Funktionsfähigkeit von Fischaufstiegsanlagen (FAA) unter anderem wesentlich davon abhängt, dass Fische den Einstieg in die FAA durchschwimmen können, fokussieren sich die Untersuchungen derzeit auf den Einstiegsschlitz. Seit 2018 wird die Forschungsfrage behandelt, ob die bisher für den FAA-Einstieg vorgegebenen Fließgeschwindigkeiten kleine, schwimmschwache Fische überfordern und ggf. an der Passage hindern oder ob die Fische andere Effekte nutzen, um den Einstieg zu bewältigen.


Rotaugen (Rutilus rutilus) im ethohydraulischen Versuchstand zur Passierbarkeit des Einstiegs in eine Fischaufstiegsanlage bei rauer und glatter Sohle

Mit dem derzeitigen Versuchsaufbau soll der Einfluss einer rauen Steinsohle auf die Passage des Einstiegsschlitzes untersucht werden. Bei zwei verschiedenen Sohlstrukturen (rau/glatt) wird verglichen, wie erfolgreich die Fische den nachgebauten Einstieg in eine FAA durchschwimmen und wie sie sich dabei verhalten. Der Versuchsaufbau ist deshalb modular gestaltet: Auf die fest verklammerte Steinsohle kann eine Plattenkonstruktion aufgelegt und somit eine glatte Sohle hergestellt werden. Der Versuchsaufbau und die schnelle Möglichkeit die Sohlstruktur zu ändern, hat sich bereits im 1. Teilversuch mit Rotaugen, die im Frühjahr 2020 stattgefunden haben, bewährt. Der Versuchszeitraum wird dabei auf die jeweilige Wanderperiode der Art abgestimmt, wobei auch zusätzliche Faktoren, wie z.B. die Wassertemperatur, berücksichtigt werden müssen.

BAW und BfG befinden sich gerade in den letzten Zügen der Vorbereitungen (die Laborrinne ist geputzt, frisches Wasser ist eingelassen und die Hälterungsbecken sind bezugsfertig) und freuen sich auf die anstehenden Versuche.

Dieser Artikel wurde in Zusammenarbeit mit den Kolleg*innen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) verfasst. Weitere Informationen zum Projekt der ökologischen Durchgängigkeit finden Sie unter https://www.bafg.de/DE/08_Ref/U4/07_Durchg/durchg_node.html. Allgemeine Informationen zur BfG finden Sie hier www.bafg.de.

Ein Lockdown-Winter im Team des IZW (Informationszentrum Wasserbau) der BAW

Optionen im Februar 2021

Es ist bereits Februar 2021 und das Land steckt wieder in einem Lockdown. Seit März 2020 hat sich auch bei uns im IZW der BAW Karlsruhe einiges verändert. Wie singt Herbert Grönemeyer so schön? „Bleibt alles anders!“

Auch wir, das IZW-Team, haben uns bereits zu Beginn der Pandemie viele Gedanken gemacht, wie wir den Betrieb aufrecht erhalten könnten. Denn eines ist klar: die Nachfrage nach Informationsmaterialien – aktueller wie auch historischer Art – in jeglicher Form (PDF-Dateien, Bücher, Journale, Regelwerke oder diverse Zugangsmöglichkeiten zu Informations-Plattformen etc.) ist nicht abgerissen. Digitale Zugangswege werden im Moment jedoch stark favorisiert.

Informationen sind – besonders im Wirkungskreis der BAW, aber auch außerhalb – so unentbehrlich wie das Amen in der Kirche. Die Bibliothek wird also – auch auf digitalem Weg – weiterhin bei Wünschen und Fragen behilflich sein und steht jeder/m BenutzerIn zur Verfügung. Das ist auch gut so. Wo wir helfen können, versuchen wir alle Wege zu gehen, um an die gewünschte Information zu kommen und das Gewünschte bis ins Büro oder sogar ins Home-Office zu schicken.

Das Betreten der Bibliothek kann also vermieden werden, falls man hier den sichereren Weg gehen möchte. Wer ein Buch ganz schnell braucht, kann genauso gerne einfach im IZW anrufen. In vielen Fällen können Medien dann vor den Türen der Bibliothek – und somit außerhalb – abgeholt werden.

Auch eine Möglichkeit, Bücher kontaktlos bei uns abzuholen

Bei diesem Gedanken spüre auch ich als Mitglied des IZW-Teams und somit der BAW, dass ich ein wichtiges Rädchen im Getriebe eines großen Ganzen bin.  So wird es mir heute an meinem Arbeitsplatz  – trotz Schmuddelwetter draußen – etwas leichter ums Herz. Es ist ein schönes Gefühl, seinen Teil beitragen zu können. Und das trotz erschwerendem Lockdown! Mit neu beschafften Informationen, die wir von hier und aus aller Welt bekommen, können wir gemeinsam effektiv an neuen Ideen und neuen Lösungswegen arbeiten. So auch heute: innerhalb einer Stunde bekommt meine Kollegin 3 Anfragen online, ob sie Aufsätze bzw. wichtige Literatur aus anderen Bibliotheken besorgen könnte. Dank Fernleihe geht die Zusendung der angeforderten PDF-Dateien dann innerhalb eines Tages bei uns ein.

Besonders nun – in Pandemie-Zeiten – versuchen wir Informationsbedürfnisse in kontaktloser Form zu bedienen:

Daher bietet das IZW seit dem Lockdown noch etwas Neues an: Inhaltsverzeichnisse der vorrätigen Zeitschriften können online eingesehen werden.  BAW-Mitarbeiter können daraus nun Artikel bei uns bestellen, ohne in direkten Kontakt mit uns treten zu müssen. Das IZW ist übrigens fortwährend dabei, Lizenzen für Fachzeitschriften-Abonnements zu kaufen, so dass LeserInnen, sobald diese gekauft und eingepflegt wurden, auch auf elektronischem Weg darauf zugreifen können.

Schnelle Informationen verhelfen einem anstehenden Projekt zu schnellerem Fortkommen. 

Trotz Lockdown, kaum persönlichem Kontakt zu Personen und vielen Nachfragen per Telefon & Internet kamen wir im vergangenen Jahr ohne Einschränkungen unserer Service-Leistungen aus. Und hier stellt sich bei mir das Gefühl des Gebrauchtwerdens ein, welches besonders heutzutage sehr guttut und meine Kollegen und mich stets neu motiviert, um unserem Job als Informationsspezialisten an Bord der BAW gerecht werden zu können.

Verfasst von Ruth Schneider

Ich bin seit September 2019 im Team des IZW (Bibliothek) der BAW und bin als Bibliothekarin zuständig für unterschiedliche Bereiche: Katalogisierung, Nutzerbetreuung, Teilbereiche der Öffentlichkeitsarbeit etc.

Auf den Grund gegangen: Zwei Einsätze des Taucherglockenschiffes „Carl Straat“ für die BAW

Das WSV-Taucherglockenschiff (TGS) „Carl Straat“ konnte in der zweiten Jahreshälfte 2020 wieder erfolgreich für BAW-Projekte eingesetzt werden: Im September wurden Vorversuche für eine innovative Methode des Geschiebe-Tracings am Oberrhein durchgeführt, und im November und Dezember erfolgte eine Kampagne zur Sohlprobennahme am Niederrhein. Im Folgenden wird ein kurzer Einblick in die Kampagnen gegeben.

Bei den Vorversuchen am Oberrhein wurden in Kooperation mit der Universität für Bodenkultur – Wien Radiotelemetrie-Tracer in der Rheinsohle platziert, die Funksignale aussenden und deren Lage somit geortet werden kann [1, 2]. Die Tracer wurden in zwei Ausführungen getestet: 1) Sender ohne weitere Einhüllung, 2) Einbettung der Sender in einen „künstlichen Stein“, der insgesamt die Dichte und Größe von typischem Grobkies aufweist. Untersucht wurden nach der Tracer-Platzierung (Abb. 1) die maximale Ortungsdistanz sowie der Verlauf der Signalstärke abhängig von der Bauart (nicht umhüllt oder als künstliche Steine), Tiefe im Sediment, und Wassertiefe (Abb. 2).

Abb. 1: Einbringen von Tracern in die Rheinsohle.
Abb. 2: Ortung der Tracer vom Boot aus.

Die Vorversuche lieferten wertvolle Informationen bezüglich der Optimierung dieser innovativen Tracing-Methode für die Gegebenheiten am Oberrhein. Auf diese Weise erfasste Daten unterstützen beispielsweise bei der Bearbeitung von Fragestellungen der Morphodynamik (hier im Bereich der Geschiebezugabe Iffezheim und unterstrom), unter anderem zum Verständnis von Prozessen der Deckschichtbildung oder Sohlaufhöhung. Die Radiotelemetrie-Tracer vereinen dabei eine Reihe von Vorteilen in sich, wie z. B. eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung der Messdaten, die Möglichkeit zur individuellen Nachverfolgung von Tracer-Steinen, eine hohe Wiederauffindbarkeit bei langer Lebensdauer und Laufzeit, sowie einen verhältnismäßig geringen personellen und technischen Aufwand.
Ein Video zur beschriebenen Kampagne am Oberrhein ist im Infozentrum Wasserbau bereitgestellt [3], eine Bilderserie kann auf Flickr eingesehen werden [4].

Im November und Dezember wurde über einen Zeitraum von vier Wochen die Rheinsohle von Zons bis Duisburg beprobt. Hintergrund ist der Bedarf an Datenreihen, die einerseits u. a. die WSV bei der Erfolgskontrolle der Geschiebezugabe Niederrhein unterstützen, und andererseits der BAW zur Validierung und Kalibrierung von Feststofftransportmodellen dienen. Im Bereich von Rh-km 720,0 bis 777,0 wurden je Kilometer an 3 – 5 Punkten entlang des Querprofils Schürfproben von der Deck- und Unterschicht genommen sowie eine Geschiebeansprache und eventuelle Besonderheiten fotografisch und schriftlich dokumentiert (Abb. 3). Auf den 57 km Strecke wurden insgesamt 248 Punkte angesteuert und beprobt (Abb. 4), wobei der relativ niedrige Wasserstand gerade im Bereich von Gleithängen und Buhnenfeldern bei manchen geplanten Probenpunkte die Anfahrt verhinderte. In der nächsten Stufe der Datenerhebung werden an der BAW die Sieblinien der Schürfproben ermittelt (Abb. 5).

Abb. 3: „’O Sohle mio“ bei Rh-km 724,2 (wg. Ankerverbots erfolgte die Probennahme an dieser Stelle nicht auf dem vollen Rh-km). (a) 233 m Abstand zum linken Hektometerstein, Gleithang am Ende einer Linkskrümmung; (b) 283 m Abstand zum linken Hektometerstein, etwa Fahrrinnenmitte; (c) 383 m Abstand zum linken Hektometerstein, Kolkverbau.

Auch wenn einzelne Abläufe solcher Kampagnen sich oft wiederholen und damit bald zur unspektakulären Routine werden, bleibt die Möglichkeit, in einer Taucherglocke auf der Rheinsohle zu stehen, etwas Besonderes: Der Weg zur Arbeit (Abb. 6), die Geräuschkulisse aus Druckluftzischen, Wasserrauschen, Motorbrummen, der Schleusungsvorgang, der sich anfühlt wie ein sehr schneller Sink- oder Steigflug mit sehr großem Höhenunterschied, die Spannung darauf, welche Objekte und Formen man nach dem Absetzen vorfindet und welche Prozesse an der Sohle erkennbar sind, das Rieseln des Geschiebetriebs, der von außen an die Glocke prasselt, das Knirschen und Knacken beim Aufsetzen der Glocke auf Kolkverbausteinen, das Drehen des TGS und der abgesetzten Glocke bei Begegnungsverkehr, und vieles mehr führen insgesamt zu einer außergewöhnlichen Erfahrung.

Abb. 4: Positionen der Schürfproben in den Düsseldörfer und Krefelder Bögen.
Rhein geschaufelt: Zahlreiche Schürfproben sind im Eimer.
Abb. 5: Zwischenergebnis der Schürfprobennahme.

Unser bester Dank für die tatkräftige Unterstützung bei Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung der Kampagnen geht an die Besatzung des TGS „Carl Straat“, die zudem eingebundenen WSV-Schiffe, die beteiligten Außenbezirke, und auch an viele Helfende der BAW!

Auch im Jahre 2021 soll es wieder BAW-Kampagnen in der Taucherglocke geben – dann allerdings auf Archimedes, dem Nachfolgeschiff des TGS „Carl Straat“.

Abb. 6: Abstieg durch die Röhre in die Glocke.

An der Entstehung dieses Beitrages haben Martin Struck und Regina Patzwahl mitgewirkt.

Quellen:
[1] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/esp.3338
[2] https://link.springer.com/article/10.1007/s00506-012-0035-5
[3] https://izw-campus.baw.de/goto.php?target=cat_2012&client_id=iliasclient
(siehe auch https://youtu.be/qXR5nlG5itU)
[4] https://www.flickr.com/photos/bundesanstalt_fuer_wasserbau/albums/72157716277074536
(eine erweiterte Bildauswahl bietet eine Suche nach „Straat“ auf https://izw-medienarchiv.baw.de/search)

Schmutzige Finger auf Abstand – Das bodenmechanische Praktikum für HSU-Studierende 2020

Im November und Dezember 2020 wurden für Studierende der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) an der Helmut-Schmidt-Universität (HSU) mehrere Praktika vom geotechnischen Labor der BAW in Hamburg ausgerichtet. Die BAW unterstützt mit diesen jährlich stattfindenden Praktika die HSU beim Studiengang Bauingenieurwesen.

Besonders im Bereich Baugrunderkundung ist es für den Wissenserwerb wichtig, Boden (und, wenn man nicht gerade in Norddeutschland ist, auch Fels) anzufassen, zu riechen, naja, und in sehr, sehr seltenen Fällen vermutlich auch zu schmecken. Ein strenges Hygienekonzept und die Durchführung in Kleingruppen erlaubten den Studierenden hierfür eine kleine Pause vom in Pandemiezeiten überwiegend digital geprägten Studienalltag.

Am ersten Praktikumstag wurden primär die Bodenklassifikation und Bodenansprache thematisiert. Die fachgerechte Beschreibung des in einem Bohrkern befindlichen Bodens wurde erläutert. Anschließend konnten sich die Studierenden an Bohrkernen aus dem Projekt Brunsbüttel selbst ausprobieren. Und auch bei Versuchen zur Ermittlung der Siebkurve, den Konsistenzgrenzen, Kalkgehalt und Glühverlust war die Mitarbeit der Studierenden am Objekt gefragt.

Am zweiten Praktikumstag lag der Fokus auf höherwertigen Versuchen der Bodenmechanik (Ödometerversuch, Einaxialer Druckversuch und Triaxialversuch), die das physikalische Bodenverhalten unter Be- und Entlastung ermitteln und die Bodenkennwerte für Stand- und Gebrauchstauglichkeitsbetrachtungen liefern. Bei der Herstellung eines typischen Versuchskörpers lernten die Studierenden die Tücken der Probenherstellung kennen. Mit einer Mischung aus Feingefühl, Kraft und der Unterstützung des erfahrenen Laborleiters der BAW gelang es jedoch allen Gruppen einen versuchsreifen Probekörper herzustellen, der anschließend für den Einaxialen Druckversuch verwendet werden konnte. Da Ödometerversuch und Triaxialversuch mit einer bis drei Wochen Versuchsdauer deutlich zu lang für einen Praktikumstag dauern würden, erfolgten hierfür nur Trockenübungen zu Einbau und Versuchsdurchführung. Verschiedene Arbeitsblätter zur Auswertung der Versuche, welche primär im Anschluss an die Praktikumstage in Heimarbeit zu lösen waren, ergänzten das praktische Lehrangebot der BAW.

Dem Laborteam der BAW haben die Praktika viel Spaß bereitet. Wir hoffen, dass es den Studierenden ähnlich ging und freuen uns auf die nächsten Praktika im Jahr 2021.

Drucksondentausch mit Müllsack

Seit vielen Jahren beobachten wir optimierte Buhnenformen in einem Feldversuch an der Tideelbe (wer mehr zum Projekt wissen möchte, kann sich z.B. hier informieren: https://izw.baw.de/publikationen/kolloquien/0/04_Jansch_BAW.pdf). Von uns müssen daher regelmäßig Kolleg*innen dorthin fahren um Messgeräte zu warten, auszutauschen und nach dem Rechten zu sehen (https://blog.baw.de/wp/?p=719). Und jedes Mal fällt er uns wieder auf: der Abfall, der vom Wasser ans Ufer getragen wurde.

Mit Plastikmüll gesprenkelter Spülsaum am Deckwerk von Juelssand

Die Testbuhnen befinden sich am Ufer von Juelssand, einige Kilometer stromab von Hamburg. Der Bereich liegt in einem Naturschutzgebiet und ist ein sehr idyllischer Ort mit viel Grün, alten Obstbäumen und vielen Schafen. Umso mehr sticht der Abfall ins Auge.

Spülsaum an der oberen Deckwerkskante. Im Hintergrund sind die Buhne 29 und der Messpfahl zu erkennen

Besonders im Spülsaum des letzten hoch aufgelaufenen Tidehochwassers liegt zwischen dem Treibsel auch jede Menge Abfall: Plastikbecher und Plastiktüten, Seilstücke, Bierdosen, Segler-Caps, Eimer, Styroporteile und mittlerweile auch Einmal-Mundschutze. Manchmal sind allerdings auch kleine „Schätze“ dabei: Hundespielzeug (über das sich ein hundebesitzender Kollege freut), intaktes Sandspielzeug und immer mal wieder eine richtige Flaschenpost. Auch Holzdrifter der Universität Oldenburg aus dem Projekt „Macroplastics“ (https://www.presse.uni-oldenburg.de/mit/2017/051.html) haben die Kolleg*innen schon gefunden.

Trotzdem: es ist zu viel Müll. Wer rausfährt, zu den Buhnen, nimmt deshalb immer ein paar leere Müllsäcke mit und wenn es die Zeit erlaubt, wird das aufgesammelt, was vor den Füßen liegt.

Gesammelte Werke

Kurz vor Weihnachten war es mal wieder soweit und die Drucksonden mussten getauscht werden. An dem Tag, an dem die Tide günstig stand, sodass die eingebauten Geräte bei Tageslicht vom Wasser frei gegeben wurden, erlaubte das Wetter auch eine Pandemie-konforme Anreise per Fahrrad. Das ist für Norddeutschland im Winter schon ziemlich viel Glück auf einmal! Dafür bedankten wir uns durch drei volle Müllsäcke, die wir mit dem ebenfalls gefundenen Seil sicher auf den Rädern verschnüren konnten und die jetzt den Abfallcontainer der BAW füllen.

Drei volle Müllsäcke konnten wir per Fahrrad mitnehmen. Noch viel mehr wartet darauf, ebenfalls eingesammelt zu werden, bevor es die Elbe weiter in die Nordsee trägt.

An der Entstehung dieses Beitrages haben Ingrid Holzwarth und Hanne Jansch mitgewirkt.

Verfasst von Bernhard Kondziella

Als technischer Angestellter bin ich überwiegend im Bereich der Naturmessungen und im Bereich des physikalischen Modellwesens tätig. Angesiedelt sind diese Themen im Referat K1 "Küsteningenieurwesen" der Dienststelle Hamburg.